(完整word版)简易计算器设计.doc

目录TOC\o1-3\h\z\u

199941.引言 1

137512.设计技术指标 1

183252.1计算器性能 1

314952.2计算器人机接口 1

71693.设计方案 1

255574.设计实现 2

138284.1加法 2

11904.2减法 3

170554.3乘法 3

242574.4除法 4

197494.5清零 5

109544.6移位 6

9874.7数据分配器 6

75164.8ROM 8

129754.9RAM 9

75234.10CPU 10

114415.设计结果 14

251485.1加法 14

251275.2减法 14

245575.3乘法 15

42175.4除法 15

230185.6移位 15

87775.7显示原理图 15

310476.结论 16

187967.参考文献 16

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EDA设计简易计算器设计

1.引言

计算器是我们日常生活中经常接触到的计算工具之一，最早的计算工具诞生在中国。中国古代最早采用的一种计算工具叫筹策，又被叫做算筹。这种算筹多用竹子制成，也有用木头，兽骨充当材料的．约二百七十枚一束，放在布袋里可随身携带。直到今天仍在使用的珠算盘，是中国古代计算工具领域中的另一项发明，明代时的珠算盘已经与现代的珠算盘几乎相同。17世纪初，西方国家的计算工具有了较大的发展，英国数学家纳皮尔发明的纳皮尔算筹，英国牧师奥却德发明了圆柱型对数计算尺，这种计算尺不仅能做加减乘除、乘方、开方运算，甚至可以计算三角函数，指数函数和对数函数，这些计算工具不仅带动了计算器的发展，也为现代计算器发展奠定了良好的基础，成为现代社会应用广泛的计算工具。1642年，年仅19岁的法国伟大科学家帕斯卡引用算盘的原理，发明了第一部机械式计算器，在他的计算器中有一些互相联锁的齿轮，一个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位，人们可以像拨电话号码盘那样，把数字拨进去，计算结果就会出现在另一个窗口中，但是只能做加减计算。1694年，莱布尼兹在德国将其改进成可以进行乘除的计算。此后，一直要到20世纪50年代末才有电子计算器的出现。本文介绍一种基于VHDL的通用计算器的设计方法，可以实现了加、减、乘、除、清零和移位的运算。

2.设计技术指标

2.1计算器性能

处理器处理字长：4位

处理器工作速度：

处理器指令数量:6种

2.2计算器人机接口

程序存储方式：

数据输入方式：NBI按键

结果显示方式：NBI模拟显示

3.设计方案

先用vhdl设计一个ALU包括加法器、减法器、乘法器、除法器、清零、移位，由于按键是4*4的，所以只能输入4位数，而且必须只能输入一个数，所以我把进位都删了。

再设计两个分配器，分别把数据a，b送入运算模块，使操作码为000时数据给加法器，进行加法；输入操作码001时数据给减法器，进行减法；输入操作码010时数据给乘法器，进行乘法；输入操作码011时数据给除法器，进行除法；输入操作码100时，进行清零；输入操作码101地址时，把数据进行移位。

然后设计一个ROM模块，输出操作码、a和b的地址，设置a的地址为110，b的地址为111。

ROM后再连一个RAM，写入数据a、b，输入a、b的地址，读出a、b的数据。并且在RAM里用clk产生了另一个clk_2，用clk控制a和b；用clk_2控制读和写。

最后设计一个CPU把所有的模块用元件例化连接起来。连接顺序为ROM、RAM、分配器、ALU。另外在din中又设定了前三位为操作码，第四位为输入数据a，若第四位为1时输入为a，若第五位为1时输入为b。

图1、基础结构

图2、进阶结构

4.设计实现

4.1加法

LIBRARYIEEE;

USEIEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

USEIEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

ENTITYplusIS

PORT(

a:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);

b:INSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0);

ALU_OUT:OUTSTD_LOGIC_VECTOR(3DOWNTO0)

);

endplus;

ARCHITECTUREbehave